JP2006278383A - Solid state laser device and laser device system - Google Patents

Solid state laser device and laser device system Download PDF

Info

Publication number
JP2006278383A
JP2006278383A JP2005090680A JP2005090680A JP2006278383A JP 2006278383 A JP2006278383 A JP 2006278383A JP 2005090680 A JP2005090680 A JP 2005090680A JP 2005090680 A JP2005090680 A JP 2005090680A JP 2006278383 A JP2006278383 A JP 2006278383A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
laser device
laser
wavelength conversion
conversion element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005090680A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4608346B2 (en
Inventor
Masaki Hiroi
正樹 廣居
Takeshi Suzudo
剛 鈴土
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2005090680A priority Critical patent/JP4608346B2/en
Publication of JP2006278383A publication Critical patent/JP2006278383A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4608346B2 publication Critical patent/JP4608346B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the output state of an output light having been wavelength-converted by blocking the heat generated at a semiconductor laser or laser material from affecting a wavelength conversion element. <P>SOLUTION: In a solid state laser device of semiconductor laser excitation type, a semiconductor laser beam is radiated in the side direction of a laser material 6 for excitation to provide a laser output using an optical resonator, and the laser output is wavelength-converted by a wavelength conversion element 3. The wavelength conversion element 3 performs phase matching by refractive index. A basic wave laser is thermally separated from the wavelength conversion element 3, which is separately controlled for temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は固体レーザ装置およびレーザ装置システムに関する。   The present invention relates to a solid-state laser device and a laser device system.

近来、「レーザプリンタやレーザスキャンディスプレイ、プロジェクタ等の光源」として固体レーザの使用が意図され、固体レーザ装置の小型化の要請に沿うものとして「半導体レーザ励起型の高出力の固体レーザ装置」が開発されつつある。   Recently, the use of solid-state lasers has been intended as “light sources for laser printers, laser scan displays, projectors, etc.”, and “semiconductor laser excitation type high-power solid-state laser devices” are in line with the demand for miniaturization of solid-state laser devices. It is being developed.

固体レーザ装置で放熱効果に優れたものとして、レーザ材料を薄型化し、レーザ材料の側面側から半導体レーザによるレーザ光を入射させ励起し、レーザ材料に近接して設けた共振器によりレーザ光を発する構成のものが知られている(特許文献1、2)。励起光の光源としての半導体レーザは発光性能に限界があるため、複数の半導体レーザからのレーザ光束を異なる方向から入射させて必要な光量を得る場合が多い。   As a solid-state laser device with excellent heat dissipation effect, the laser material is thinned, laser light from a semiconductor laser is incident from the side surface of the laser material and excited, and laser light is emitted by a resonator provided close to the laser material. The thing of a structure is known (patent document 1, 2). Since a semiconductor laser as a light source for excitation light has a limited light emission performance, a laser beam from a plurality of semiconductor lasers is often incident from different directions to obtain a necessary amount of light.

レーザ材料から得られたレーザ出力をさらに波長変換素子を通して波長変換することにより、所望の波長のレーザ光を得ることができる。波長変換素子は「屈折率による位相整合を行うもの」が一般的であるが、このような波長変換素子では温度変化により屈折率が敏感に変動しやすく、屈折率が変動すると、波長変換された出力光の出力状態が不安定なものとなる。   Laser light having a desired wavelength can be obtained by further converting the wavelength of the laser output obtained from the laser material through a wavelength conversion element. The wavelength conversion element is generally "one that performs phase matching by refractive index". However, in such a wavelength conversion element, the refractive index tends to change sensitively due to temperature changes, and when the refractive index changes, the wavelength is converted. The output state of the output light becomes unstable.

固体レーザ装置のコンパクト化のためには、レーザ材料や半導体レーザ、波長変換素子等をコンパクトにレイアウトする必要があるが、レーザ材料や半導体レーザは動作に伴い発熱するため、これらで発生する熱の影響が波長変換素子に及び易いという問題がある。特に、励起光用の光源として、半導体レーザを複数個用いる場合や半導体レーザアレイを用いる場合には、これら光源で発生する熱量も大きくなる。   In order to make the solid-state laser device compact, laser materials, semiconductor lasers, wavelength conversion elements, etc. need to be laid out in a compact layout. However, since laser materials and semiconductor lasers generate heat during operation, There is a problem that the wavelength conversion element is easily affected. In particular, when a plurality of semiconductor lasers or a semiconductor laser array is used as the excitation light source, the amount of heat generated by these light sources also increases.

レーザ光源や半導体レーザで発生する熱の波長変換素子への影響を軽減させる方法として、発熱源である半導体レーザやレーザ材料を強制冷却することが考えられるが、波長変換素子を発熱源となる半導体レーザやレーザ材料と同一の基板上に装荷すると、波長変換素子の温度制御が困難になる。   As a method of reducing the influence of the heat generated by the laser light source or semiconductor laser on the wavelength conversion element, it is conceivable to forcibly cool the semiconductor laser or laser material that is the heat source, but the semiconductor that uses the wavelength conversion element as the heat source When loaded on the same substrate as the laser or laser material, it becomes difficult to control the temperature of the wavelength conversion element.

特許第3503588Patent No. 3503588 USP5553088USP 5553088

この発明は、上述した事情に鑑み、半導体レーザやレーザ材料で発生する熱が波長変換素子に及び難くし、波長変換された出力光の出力状態を安定化することを課題とする。   In view of the above-described circumstances, an object of the present invention is to make it difficult for heat generated in a semiconductor laser or a laser material to reach a wavelength conversion element, and to stabilize the output state of wavelength-converted output light.

この発明の固体レーザ装置は「レーザ材料の側面方向から半導体レーザ光を入射して励起し、光共振器によりレーザ出力を得、得られるレーザ出力を波長変換素子により波長変換する半導体レーザ励起型の固体レーザ装置」であって、以下の如き特徴を有する(請求項1)。   The solid-state laser device of the present invention is “a semiconductor laser excitation type in which semiconductor laser light is incident and excited from the side surface direction of a laser material, laser output is obtained by an optical resonator, and the resulting laser output is wavelength-converted by a wavelength conversion element. The solid-state laser device has the following characteristics (claim 1).

即ち、波長変換素子が「屈折率による位相整合を行うもの」であり、基本波レーザ部と波長変換素子とが熱的に分離され、これらが別個に温度制御されるように構成される。   That is, the wavelength conversion element is “one that performs phase matching based on the refractive index”, and the fundamental wave laser unit and the wavelength conversion element are thermally separated, and the temperature is controlled separately.

「レーザ材料」は、固体レーザ装置に関連して広く知られたように、GdVO等の結晶やYAG等のセラミックス材料に添加物をドープさせたものであり、具体的には、例えば、Nd:GdVO(ネオジウム:ガドニウム・酸化バナジウム)、Nd:YAG(ネオジウム:イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、Nd:YVO(ネオジウム:イットリウム・酸化バナジウム)、Yb:YAG(イッテルビウム:イットリウム・アルミニウム・ガーネット)等を好適に用いることができる。上記においてNdやYbは添加物であり、YAG等にドープされ、励起光を吸収して励起され発光する。このように発光する光が光共振器により共振してレーザ光を発生させる。このようにしてレーザ材料から出力されるレーザ出力を「基本波レーザ光」と呼ぶ。 The “laser material” is a material obtained by doping an additive with a crystal material such as GdVO 4 or a ceramic material such as YAG, as is widely known in connection with solid-state laser devices. : GdVO 4 (neodymium: gadonium / vanadium oxide), Nd: YAG (neodymium: yttrium / aluminum / garnet), Nd: YVO 4 (neodymium: yttrium / vanadium oxide), Yb: YAG (ytterbium: yttrium / aluminum / garnet) Etc. can be used suitably. In the above, Nd and Yb are additives, which are doped into YAG or the like, and are excited by absorbing excitation light to emit light. Thus, the emitted light resonates by the optical resonator to generate laser light. The laser output outputted from the laser material in this way is called “fundamental laser beam”.

「光共振器」は、レーザ材料の対向する面に直接「反射膜として形成」するようにしてもよいし、少なくとも一方の反射面をレーザ材料とは別体に配置するようにしても良い。   The “optical resonator” may be “formed as a reflective film” directly on the opposing surface of the laser material, or at least one reflective surface may be arranged separately from the laser material.

上の説明において「レーザ材料の側面方向から半導体レーザ光を入射して励起」するとは、半導体レーザからの励起光を「光共振器による発光光軸(基本波レーザ光が放射される方向)に対して垂直あるいは垂直に近い角度方向」からレーザ材料に入射させることを意味する。   In the above explanation, “semiconductor laser light is incident and excited from the side direction of the laser material” means that the excitation light from the semiconductor laser is “emitted on the optical axis of the optical resonator (the direction in which the fundamental laser light is emitted)” It means that the light is incident on the laser material from “perpendicular or nearly perpendicular direction”.

「波長変換素子」は屈折率により位相整合を行うものであり、具体的には「周期分極反転型MgO:LiNbO(酸化マグネシウム:ニオブ酸リチウム)」を好適に用いることができるほか、周期分極反転型MgO:LiTaO(酸化マグネシウム:リチウム・酸化タンタル)や、KTP(KTiOPO),KN(KNbO)などを用いることができる。 The “wavelength conversion element” performs phase matching by the refractive index. Specifically, “periodic polarization inversion type MgO: LiNbO 3 (magnesium oxide: lithium niobate)” can be preferably used, and periodic polarization can be used. Inverted MgO: LiTaO 3 (magnesium oxide: lithium / tantalum oxide), KTP (KTiOPO 4 ), KN (KNbO 3 ), or the like can be used.

「基本波レーザ部」は、波長変換素子により波長変換されるべきレーザ光を発生させるための構造部分である。   The “fundamental wave laser part” is a structural part for generating laser light to be wavelength-converted by the wavelength conversion element.

上記請求項1記載の固体レーザ装置における波長変換素子は「基本波レーザ部を覆うカバー部」に固定することができる(請求項2)。このようにすると、カバー部と基本波レーザ部との間に断熱部材を介在させることにより、基本波レーザ部からの熱がカバー部を通じて熱伝導により波長変換素子に影響するのを有効に防止することができる。   The wavelength conversion element in the solid-state laser device according to claim 1 can be fixed to a “cover portion covering the fundamental wave laser portion” (claim 2). In this way, by interposing a heat insulating member between the cover part and the fundamental wave laser part, it is possible to effectively prevent heat from the fundamental wave laser part from affecting the wavelength conversion element due to heat conduction through the cover part. be able to.

この請求項2記載の固体レーザ装置において、波長変換素子とカバー部の間に温度調整素子を介在させることができ(請求項3)、このようにすると、温度調整素子により波長変換素子の温度を所望の温度に調整することができる。   In the solid-state laser device according to claim 2, a temperature adjustment element can be interposed between the wavelength conversion element and the cover (claim 3). With this configuration, the temperature of the wavelength conversion element is controlled by the temperature adjustment element. It can be adjusted to a desired temperature.

請求項1〜3の任意の1に記載の固体レーザ装置は「基本波レーザ部から波長変換素子へ向かうレーザ光を集光する集光素子」を有することができる(請求項4)。この場合、集光素子は、基本波レーザ部側に設けることもできるし(請求項5)、カバー部側に設けることもできる(請求項6)。集光素子を用いて、基本波レーザ部から波長変換素子へ向かうレーザ光(基本波レーザ光)を集光することにより、基本波レーザ部からのレーザ光を実質的に100%波長変換素子に取り込むことが可能となり光利用効率を上げることができる。   The solid-state laser device according to any one of claims 1 to 3 can include a “light condensing element that condenses laser light traveling from the fundamental wave laser unit to the wavelength conversion element” (claim 4). In this case, the condensing element can be provided on the fundamental wave laser part side (Claim 5), or can be provided on the cover part side (Claim 6). By condensing the laser beam (fundamental laser beam) from the fundamental wave laser part to the wavelength conversion element using the condensing element, the laser beam from the fundamental wave laser part is substantially converted to a 100% wavelength conversion element. The light can be taken in and the light use efficiency can be increased.

請求項1〜6の任意の1に記載の固体レーザ装置は「基本波レーザ部から波長変換部へ向かうレーザ光の光路を屈曲させる光路屈曲素子」を有することができる(請求項7)。光路屈曲素子を用いることにより、固体レーザ装置内における基本波レーザ部に対する波長変換素子の配置レイアウトの自由度が増える。特に、波長変換素子の長手方向を、基本波レーザ部の基板に平行な方向に設定することができ、固体レーザ装置を薄型化できる。   The solid-state laser device according to any one of claims 1 to 6 can include an “optical path bending element that bends the optical path of laser light from the fundamental wave laser unit to the wavelength conversion unit” (Claim 7). By using the optical path bending element, the degree of freedom in the layout of the wavelength conversion element with respect to the fundamental laser unit in the solid-state laser device is increased. In particular, the longitudinal direction of the wavelength conversion element can be set in a direction parallel to the substrate of the fundamental wave laser unit, and the solid state laser device can be thinned.

また、請求項7記載の固体レーザ素子における光路屈曲素子は「集光機能を有し、基本波レーザ部から波長変換素子に向かうレーザ光を集光する集光素子」を兼ねることができる(請求項8)。   Further, the optical path bending element in the solid-state laser element according to claim 7 can also serve as a “condensing element having a condensing function and condensing laser light from the fundamental wave laser unit toward the wavelength conversion element” (claim) Item 8).

請求項4〜8の任意の1に記載の固体レーザ装置は、基本波レーザ部から波長変換素子へ向かうレーザ光を集光する集光素子を有する場合、この集光素子が「集光機能を調整可能」であるように構成できる(請求項9)。   When the solid-state laser device according to any one of claims 4 to 8 has a condensing element that condenses laser light directed from the fundamental wave laser unit to the wavelength conversion element, the condensing element has a “condensing function”. It can be configured to be “adjustable” (claim 9).

請求項7または8または9記載の固体レーザ装置における光路屈曲素子は「カバー側に設ける」ことができ(請求項10)、この場合、光路屈曲素子が「温度により調整可能な集光機能を有し、カバー部との間に温度調整素子を介設される」ことができる(請求項11)。   The optical path bending element in the solid-state laser device according to claim 7, 8, or 9 can be “provided on the cover side” (claim 10). In this case, the optical path bending element has “a condensing function that can be adjusted by temperature”. In addition, a temperature adjusting element can be interposed between the cover portion and the cover portion (claim 11).

請求項1〜11の任意の1に記載の固体レーザ装置は「光共振器がレーザ材料の対向する面に形成された反射膜で構成されるマイクロチップレーザ構成」として構成できる(請求項12)。   The solid-state laser device according to any one of claims 1 to 11 can be configured as “a microchip laser configuration in which an optical resonator is formed of a reflective film formed on an opposite surface of a laser material” (claim 12). .

この発明のレーザ装置システムは、上記請求項1〜12の任意の1に記載の固体レーザ装置を使用したレーザ装置システムである(請求項13)。   The laser device system of the present invention is a laser device system using the solid-state laser device according to any one of claims 1 to 12 (claim 13).

若干補足すると、上記「集光素子」としてはマイクロレンズ等の光学レンズを用いることができるほか、凹面鏡、さらには屈折率分布型レンズ、液晶レンズ等、集光機能を持つの公知の適宜の光学素子を用いることができる。   As a supplementary explanation, an optical lens such as a microlens can be used as the “condensing element”, and a known appropriate optical device having a condensing function, such as a concave mirror, a gradient index lens, and a liquid crystal lens. An element can be used.

また「集光機能を調整可能な集光素子」は、マイクロレンズ等の光学レンズを光軸方向へ移動可能とすることにより実現することもできるし、「レンズパワーを調整可能な液晶レンズ」により実現することもでき、さらには「凹面鏡の鏡面の曲率を熱や機械力の作用で変化させる」ようにしたもの等として実現することができる。   In addition, the “light condensing element with adjustable light condensing function” can be realized by making an optical lens such as a microlens movable in the direction of the optical axis, or by “a liquid crystal lens with adjustable lens power”. It can also be realized, and further, it can be realized as “the curvature of the mirror surface of the concave mirror is changed by the action of heat or mechanical force”.

「光路屈曲素子」としては、ミラーやプリズムを用いることができる。「集光素子を兼ねた光路屈曲素子」としては、上記凹面鏡や「プリズムの入射面や射出面等にレンズ面を形成したもの」、「反射面に液晶レンズを張り合わせたもの」等を用いることができる。   As the “optical path bending element”, a mirror or a prism can be used. As the “optical path bending element that also serves as a condensing element”, the concave mirror described above, “a lens surface formed on an incident surface or an exit surface of a prism”, “a liquid crystal lens attached to a reflecting surface”, or the like is used. Can do.

また、基本波レーザ部の温度制御は基本的には「冷却」でよい。   Further, the temperature control of the fundamental wave laser unit may basically be “cooling”.

上記の如く、この発明の固体レーザ装置では、波長変換素子が「屈折率による位相整合を行うもの」であるため温度変化に敏感であるが、基本波レーザ部と波長変換素子とを熱的に分離し、これらを別個に温度制御するので、基本波レーザ部で発生する熱が波長変換素子に影響するのを有効に軽減もしくは防止することができ、波長変換された出力光を安定した状態で得ることが可能になる。   As described above, in the solid-state laser device of the present invention, the wavelength conversion element is “one that performs phase matching based on the refractive index”, and thus is sensitive to temperature changes. Since these are separated and temperature controlled separately, it is possible to effectively reduce or prevent the heat generated in the fundamental laser part from affecting the wavelength conversion element, and the wavelength-converted output light can be kept stable. It becomes possible to obtain.

以下、発明の実施の形態を実施例として説明する。   Hereinafter, embodiments of the invention will be described as examples.

図1は実施例1を説明するための図である。
図1(a)は基本波レーザ部の平面図、図1(b)は固体レーザ装置の側断面の端面を表している。
FIG. 1 is a diagram for explaining the first embodiment.
FIG. 1A is a plan view of the fundamental wave laser unit, and FIG. 1B shows an end face of a side cross section of the solid-state laser device.

図1(b)に示すように、符号14で示すベース基板上に、半導体レーザ1A、1B、励起光集光用レンズ2A、2B、レーザ材料6が設けられている。基板ベース14の上面にはサブマウント8A、8B、9が設けられ、半導体レーザ1Aはサブマウント8A上、半導体レーザ1Bはサブマウント1B上に設けられ、レーザ材料6はサブマウント9上に設けられている。   As shown in FIG. 1B, semiconductor lasers 1A and 1B, excitation light condensing lenses 2A and 2B, and a laser material 6 are provided on a base substrate denoted by reference numeral 14. Submounts 8A, 8B, and 9 are provided on the upper surface of the substrate base 14, the semiconductor laser 1A is provided on the submount 8A, the semiconductor laser 1B is provided on the submount 1B, and the laser material 6 is provided on the submount 9. ing.

光共振器は、レーザ材料6の対向する2面、即ち、図1(b)において上下方向における2面に「反射膜」として蒸着等により形成されている。即ち、このように反射膜を「光共振器」として形成されたレーザ材料6は「マイクロチップレーザ構成」である。ベース基板14と、この上に設けられた半導体レーザ1A、1B、励起光集光用レンズ2A、2B、光共振器を一体に形成されたレーザ材料6、サブマウント8A、8B、9は「基本波レーザ部」を構成している。   The optical resonator is formed by vapor deposition or the like as a “reflective film” on two opposing surfaces of the laser material 6, that is, two surfaces in the vertical direction in FIG. That is, the laser material 6 formed with the reflection film as an “optical resonator” in this way has a “microchip laser configuration”. The base substrate 14, the semiconductor lasers 1A and 1B provided thereon, the excitation light condensing lenses 2A and 2B, the laser material 6 integrally formed with the optical resonator, and the submounts 8A, 8B, and 9 are “basic”. The “wave laser unit” is configured.

また、ベース基板14の下面側には冷却手段100が設けられ、基本波レーザ部を強制冷却するようになっている。冷却手段100は、実施例1では「内部に冷却水を通じて冷却を行う水冷式のもの」であるが、空冷式のものとしても良く、他にヒートパイプ方式や電子冷却方式(ペルチエ方式)を用いることもできる。   Further, a cooling means 100 is provided on the lower surface side of the base substrate 14 so as to forcibly cool the fundamental wave laser part. In the first embodiment, the cooling means 100 is “a water-cooled type that cools the inside through cooling water”, but may be an air-cooled type, or a heat pipe method or an electronic cooling method (Peltier method) is used. You can also.

図1(b)に示すように、基本波レーザ部の上部は、カバー部16により覆われており、基本波レーザ部のベース基板14とカバー部16との間に断熱部材15が介設されることにより、基本波レーザ部とカバー部16とが「熱的に分離」されている。   As shown in FIG. 1B, the upper part of the fundamental wave laser part is covered with a cover part 16, and a heat insulating member 15 is interposed between the base substrate 14 and the cover part 16 of the fundamental wave laser part. Thus, the fundamental laser part and the cover part 16 are “thermally separated”.

カバー部16の中央部に波長変換素子3が、レーザ材料6の上部に位置するように保持されている。カバー部16にはまた「温度調整素子」としてペルチエ素子110が設けられ、カバー部16を通じて波長変換素子3の温度を所望の温度に保つようになっている。   The wavelength conversion element 3 is held at the center of the cover portion 16 so as to be positioned above the laser material 6. The cover part 16 is also provided with a Peltier element 110 as a “temperature adjusting element”, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is maintained at a desired temperature through the cover part 16.

具体的に説明すると、励起光を放射する半導体レーザ1A、1Bは発光波長:808nmのものであり、レーザ材料6は、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)にNd(ニオジウム)をドープさせたものである。光共振器を構成する反射膜のうち、サブマウント9に接する側の反射膜は反射率:99%に設定され、反対側の反射膜は反射率:97%(即ち、透過率:3%)に設定されている。   More specifically, the semiconductor lasers 1A and 1B that emit excitation light have an emission wavelength of 808 nm, and the laser material 6 is YAG (yttrium, aluminum, garnet) doped with Nd (niodymium). is there. Of the reflective films constituting the optical resonator, the reflective film on the side in contact with the submount 9 is set to reflectivity: 99%, and the reflective film on the opposite side is set to reflectivity: 97% (ie, transmittance: 3%). Is set to

このような構成において、半導体レーザ1A、1Bからレーザ光を放射させると、放射されたレーザ光は励起光として、励起光集光用レンズ2A、2Bの作用により集光されつつレーザ材料6の左右の側面からレーザ材料6内に照射され、レーザ材料6の略中央部に集光され励起された光が光共振器で共振されて誘導放出を生じ、波長:1064nmの基本波レーザ光を得ることができる。なお、添加物のNdは励起光が集光する「レーザ材料6の中央部」に高密度でドープされている。   In such a configuration, when laser light is emitted from the semiconductor lasers 1A and 1B, the emitted laser light is condensed as excitation light by the action of the excitation light condensing lenses 2A and 2B. Is irradiated into the laser material 6 from the side surface of the laser beam, and the light condensed and excited at the substantially central portion of the laser material 6 is resonated by the optical resonator to generate stimulated emission, thereby obtaining a fundamental wave laser beam having a wavelength of 1064 nm. Can do. Note that the additive Nd is doped at a high density in the “center portion of the laser material 6” where the excitation light is condensed.

波長変換素子3は、周期分極反転型MgO:LiNbO(酸化マグネシウム:ニオブ酸リチウム)を素材とするもので、「屈折率による位相整合」により上記波長:1064nmの基本波レーザ光を、その1/2波長:532nmのレーザ光に波長変換して出力させる。 The wavelength conversion element 3 is made of a periodically poled type MgO: LiNbO 3 (magnesium oxide: lithium niobate), and the fundamental wave laser beam having the above-mentioned wavelength: 1064 nm is obtained by “phase matching by refractive index”. / 2 wavelength: wavelength converted to 532 nm laser light and output.

上記の如く、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、断熱部材15により「波長変換素子3を保持するカバー部16」と熱的に分離され、カバー部16に温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部16を通じて波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。   As described above, the base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling unit 100, and is thermally separated from the “cover unit 16 that holds the wavelength conversion element 3” by the heat insulating member 15. Since the temperature of the wavelength conversion element 3 is maintained at a desired temperature through the cover portion 16 by the Peltier element 110 provided as a temperature adjustment element, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength converted wavelength: 532 nm Can be stably output.

図2は実施例2を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図1におけると同一の符号を付した。
実施例2が実施例1と異なる点は、カバー部16Aと、このカバー部16Aが保持する波長変換素子3との間に温度調整素子13が介設され、この温度調整素子13により波長変換素子3の温度を直接に調整するようにした点である。他の部分は、実施例1と同じである。
FIG. 2 is a diagram for explaining the second embodiment. In order to avoid confusion, the same symbols as in FIG.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that a temperature adjusting element 13 is interposed between the cover portion 16A and the wavelength conversion element 3 held by the cover portion 16A. The temperature of 3 is adjusted directly. Other parts are the same as those in the first embodiment.

温度調整素子13はペルチエ素子であり、波長変換素子3の温度を所望の温度に維持する。実施例1の場合と比較すると、温度調整素子13が波長変換素子3の温度を直接的に調整するので、実施例1の場合に比して波長変換素子3の温度を「より高精度」に調整することができる。   The temperature adjustment element 13 is a Peltier element, and maintains the temperature of the wavelength conversion element 3 at a desired temperature. Compared with the case of the first embodiment, the temperature adjustment element 13 directly adjusts the temperature of the wavelength conversion element 3, so that the temperature of the wavelength conversion element 3 is made "higher accuracy" than in the case of the first embodiment. Can be adjusted.

図3は実施例3を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図1におけると同一の符号を付した。
実施例1と異なる点は、カバー部16Bの「波長変換素子3を保持する部分」が、若干長く「レーザ材料6側へ延長」され、延長された部分に「集光素子」として集光レンズ5が保持されている点である。他の部分は実施例1のものと同様である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the third embodiment. In order to avoid confusion, the same symbols as in FIG.
The difference from the first embodiment is that the “portion holding the wavelength conversion element 3” of the cover portion 16B is slightly extended “to the laser material 6 side”, and the extended portion is a “condensing element” as a condensing lens. 5 is held. Other parts are the same as those in the first embodiment.

集光レンズ5は、レーザ材料6の上部において、レーザ材料6と波長変換素子3との間に保持され、レーザ材料6からの基本波レーザ光を「波長変換素子3の長さ方向の中央部付近にビームウエストが形成されるように集光」させて波長変換素子3に入射させる。このようにして波長変換素子3に入射したレーザ光は、所望の波長(532nm)に波長変換され外部に射出する。   The condensing lens 5 is held between the laser material 6 and the wavelength conversion element 3 above the laser material 6, and transmits the fundamental laser beam from the laser material 6 to “the central portion of the wavelength conversion element 3 in the length direction”. The light is condensed so that a beam waist is formed in the vicinity, and is incident on the wavelength conversion element 3. The laser light incident on the wavelength conversion element 3 in this way is wavelength-converted to a desired wavelength (532 nm) and emitted outside.

ベース基板14とカバー部16Bが断熱部材15により熱的に分離されているので、基本波レーザ部の熱がカバー部16Bを伝わって波長変換素子3に及び難い。また、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、カバー部16Bに温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部16Bを通じて波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。   Since the base substrate 14 and the cover part 16B are thermally separated by the heat insulating member 15, the heat of the fundamental wave laser part is hardly transmitted to the wavelength conversion element 3 through the cover part 16B. The base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling unit 100, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is set to a desired value through the cover unit 16B by the Peltier element 110 provided as a temperature adjusting element in the cover unit 16B. Since the temperature is maintained, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength-converted wavelength: 532 nm laser light can be stably output.

さらに、集光レンズ5によりレーザ材料6からのレーザ光を略100%、波長変換素子3に取り込むことが可能となって光利用効率が上がる。集光レンズ5を「波長変換素子3が固定されているのと同じカバー部16Bに固定」しているので、集光レンズ5と波長変換素子3の光軸を合わせ易く、カバー部16Bという同一の保持手段で近接して設置できるので、カバー部16Bの熱膨張による位置ずれなどがなく、波長変換されたレーザ光を安定して出力できる。   Further, the light converging lens 5 allows the laser light from the laser material 6 to be taken into the wavelength conversion element 3 by approximately 100%, thereby increasing the light utilization efficiency. Since the condenser lens 5 is “fixed to the same cover portion 16B as the wavelength conversion element 3 is fixed”, the optical axes of the condenser lens 5 and the wavelength conversion element 3 can be easily aligned, and the same cover portion 16B. Therefore, there is no position shift due to thermal expansion of the cover portion 16B, and the wavelength-converted laser beam can be output stably.

実施例3の変形例として、カバー部16Bに代えて、図2に示す実施例2のカバー部16Aを用い、カバー部16Aと、このカバー部16Aが保持する波長変換素子3との間に温度調整素子13を介設し、温度調整素子13により波長変換素子3の温度を直接に調整するようにしてもよい。   As a modification of the third embodiment, instead of the cover portion 16B, the cover portion 16A of the second embodiment shown in FIG. 2 is used, and the temperature between the cover portion 16A and the wavelength conversion element 3 held by the cover portion 16A is changed. An adjustment element 13 may be interposed, and the temperature of the wavelength conversion element 3 may be directly adjusted by the temperature adjustment element 13.

図4は実施例4を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図1におけると同一の符号を付した。
実施例4でも、実施例3と同様に、レーザ材料6からのレーザ光を光変調素子3に向かって集光させるための集光素子として集光レンズ5を有するが、実施例4では、集光レンズ5はベース基板14上に形成されたレンズホルダ12に固定的に保持されている。従って実施例4においては、レンズホルダ12と集光レンズ5とは、基本波レーザ部の一部をなすことになる。カバー部16の側の構成は実施例1における構成と同様である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the fourth embodiment. In order to avoid complications, the same reference numerals as in FIG.
In the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the condensing lens 5 is provided as a condensing element for condensing the laser light from the laser material 6 toward the light modulation element 3. The optical lens 5 is fixedly held by a lens holder 12 formed on the base substrate 14. Therefore, in Example 4, the lens holder 12 and the condenser lens 5 form a part of the fundamental wave laser unit. The configuration on the cover 16 side is the same as the configuration in the first embodiment.

集光レンズ5はレンズホルダ12により、レーザ材料6と波長変換素子3との間に保持され、レーザ材料6からの基本波レーザ光を「波長変換素子3の長手方向の中央部付近」にビームウエストが形成されるように集光させて波長変換素子3に入射させる。このようにして波長変換素子3に入射したレーザ光は、所望の波長(532nm)に波長変換され外部に射出する。   The condensing lens 5 is held between the laser material 6 and the wavelength conversion element 3 by the lens holder 12, and the fundamental laser beam from the laser material 6 is beamed “near the central portion in the longitudinal direction of the wavelength conversion element 3”. The light is condensed so as to form a waist and is incident on the wavelength conversion element 3. The laser light incident on the wavelength conversion element 3 in this way is wavelength-converted to a desired wavelength (532 nm) and emitted outside.

ベース基板14とカバー部16が断熱部材15により熱的に分離されているので、基本波レーザ部の熱がカバー部16を伝わって波長変換素子3に及び難い。また、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、カバー部16に温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部16を通じて波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。   Since the base substrate 14 and the cover part 16 are thermally separated by the heat insulating member 15, it is difficult for the heat of the fundamental wave laser part to reach the wavelength conversion element 3 through the cover part 16. The base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling unit 100, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is set to a desired value through the cover unit 16 by the Peltier element 110 provided as a temperature adjusting element in the cover unit 16. Since the temperature is maintained, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength-converted wavelength: 532 nm laser light can be stably output.

また、集光レンズ5によりレーザ材料6からのレーザ光を略100%、波長変換素子3に取り込むことが可能となって光利用効率が上がる。   Further, the light converging lens 5 allows the laser light from the laser material 6 to be taken into the wavelength conversion element 3 by approximately 100%, thereby increasing the light utilization efficiency.

実施例4の変形例として、カバー部16に代えて、図2に示す実施例2のカバー部16Aを用い、カバー部16Aと、このカバー部16Aが保持する波長変換素子3との間に温度調整素子13を介設し、温度調整素子13により波長変換素子3の温度を直接に調整するようにしてもよい。   As a modification of the fourth embodiment, the cover portion 16A of the second embodiment shown in FIG. 2 is used instead of the cover portion 16, and the temperature between the cover portion 16A and the wavelength conversion element 3 held by the cover portion 16A is changed. An adjustment element 13 may be interposed, and the temperature of the wavelength conversion element 3 may be directly adjusted by the temperature adjustment element 13.

また、集光レンズ5を固定的に保持するレンズホルダ12を「集光レンズ5の光軸方向へ移動可能」とすることもでき、例えば、周知のオートフォーカス制御等により、温度条件や熱条件の変化に応じて集光レンズ5の位置を調整し、レーザ材料6からのレーザ光が常に、波長変換素子3の長手方向に中央部に集光されるようにしてもよい。   In addition, the lens holder 12 that holds the condenser lens 5 in a fixed manner can be “movable in the optical axis direction of the condenser lens 5”. For example, temperature conditions and thermal conditions can be obtained by well-known autofocus control or the like. The position of the condensing lens 5 may be adjusted according to the change of the laser beam so that the laser light from the laser material 6 is always condensed at the central portion in the longitudinal direction of the wavelength conversion element 3.

図5は実施例5とその変形例を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図1〜図4におけると同じ符号を適宜付している。   FIG. 5 is a diagram for explaining the fifth embodiment and its modification. In order to avoid complication, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 4 are appropriately attached to those that are not likely to be confused.

図5(a)は、実施例5を説明するための図である。
実施例5において、基本波レーザ部の構成は実施例1〜3におけるものと同様である。
FIG. 5A is a diagram for explaining the fifth embodiment.
In the fifth embodiment, the configuration of the fundamental laser unit is the same as in the first to third embodiments.

カバー部16Cは、図の如く、図の左半分側が厚肉、右半分側が薄肉に形成され、厚肉部と薄肉部との境界部が斜面に形成され、この斜面に「光路屈曲素子」として設けられた平面ミラー7が、レーザ材料6からの基本波レーザ光の光路上に位置して、同光路を90度屈曲させ、反射レーザ光を図の右方へ進行させるようになっている。屈曲された光路は、カバー部16Cの薄肉部に設けられた波長変換素子3を通り、カバー部16Cの側面に開けられた射出窓4を貫いている。   As shown in the drawing, the cover portion 16C is formed with a thick wall on the left half side and a thin wall on the right half side, and a boundary portion between the thick wall portion and the thin wall portion is formed on an inclined surface. The provided flat mirror 7 is positioned on the optical path of the fundamental laser beam from the laser material 6, bends the optical path by 90 degrees, and advances the reflected laser beam to the right in the figure. The bent optical path passes through the wavelength conversion element 3 provided in the thin portion of the cover portion 16C and passes through the emission window 4 opened on the side surface of the cover portion 16C.

レーザ材料6からの基本波レーザ光は平面ミラー7により反射された後、波長変換素子3に入射し、所望の波長(532nm)に波長変換されて射出窓4を通過して外部へ射出する。   The fundamental laser beam from the laser material 6 is reflected by the plane mirror 7, then enters the wavelength conversion element 3, is converted into a desired wavelength (532 nm), passes through the emission window 4, and is emitted to the outside.

ベース基板14とカバー部16Cが断熱部材15により熱的に分離されているので、基本波レーザ部の熱がカバー部16Cを伝わって波長変換素子3に及び難い。また、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、カバー部16Cに温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部16を通じて波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。
また、光路屈曲素子として平面ミラー7を配置したことにより、波長変換素子3を横置きにでき、固体レーザ装置の(図5(a)における上下方向の)高さを低くできるので固体レーザ装置を小型化できる。
Since the base substrate 14 and the cover part 16C are thermally separated by the heat insulating member 15, the heat of the fundamental wave laser part is difficult to reach the wavelength conversion element 3 through the cover part 16C. The base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling unit 100, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is set to a desired value through the cover unit 16 by the Peltier element 110 provided as a temperature adjusting element in the cover unit 16C. Since the temperature is maintained, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength-converted wavelength: 532 nm laser light can be stably output.
Further, by arranging the plane mirror 7 as the optical path bending element, the wavelength conversion element 3 can be placed horizontally, and the height (in the vertical direction in FIG. 5A) of the solid-state laser apparatus can be reduced. Can be downsized.

図5(b)〜(d)は、図5(a)の実施例5の変形例を示す図である。
図5(b)に示す例では、カバー部16Dと波長変換素子3との間に「温度調整素子」としてペルチエ素子13Aが介設され、この温度調整素子13Aにより波長変換素子3の温度が直接に調整される。実施例5の場合と比較すると、温度調整素子13Aが波長変換素子3の温度を直接的に調整するので、実施例5の場合に比して波長変換素子3の温度を「より高精度」に調整することができる。
FIGS. 5B to 5D are diagrams showing a modification of the fifth embodiment of FIG.
In the example shown in FIG. 5B, a Peltier element 13A is interposed as a “temperature adjustment element” between the cover portion 16D and the wavelength conversion element 3, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is directly adjusted by the temperature adjustment element 13A. Adjusted to Compared to the case of the fifth embodiment, the temperature adjustment element 13A directly adjusts the temperature of the wavelength conversion element 3, so that the temperature of the wavelength conversion element 3 is made "higher accuracy" than in the case of the fifth embodiment. Can be adjusted.

図5(c)に示す例は、実施例5のカバー部16Cに保持された平面ミラー7と波長変換素子3との間に、集光素子として集光レンズ5を配置し、カバー部16Cにより保持させた例である。集光レンズ5を設けたことにより、レーザ材料6からのレーザ光を略100%、波長変換素子3に取り込むことが可能となって光利用効率が上がる。   In the example shown in FIG. 5C, the condensing lens 5 is arranged as a condensing element between the flat mirror 7 held by the cover part 16C of Example 5 and the wavelength conversion element 3, and the cover part 16C This is an example of holding. By providing the condensing lens 5, the laser light from the laser material 6 can be taken into the wavelength conversion element 3 approximately 100%, and the light utilization efficiency is increased.

図5(d)に示す例は、図5(a)に示す実施例5におけるカバー部16Cと、図4に示した実施例4における基本波レーザ部を組み合わせた例であり、集光レンズ5はベース基板14上に形成されたレンズホルダ12に固定的に保持されている。実施例4に即して説明したように、集光レンズ5を固定的に保持するレンズホルダ12を「集光レンズ5の光軸方向へ移動可能」とし、オートフォーカス制御等により、温度条件や熱条件の変化に応じて集光レンズ5の位置を調整し、レーザ材料6からのレーザ光が常に、波長変換素子3の長手方向に中央部に集光されるようにしてもよい。   The example shown in FIG. 5 (d) is an example in which the cover portion 16C in the fifth embodiment shown in FIG. 5 (a) and the fundamental wave laser portion in the fourth embodiment shown in FIG. Is fixedly held by a lens holder 12 formed on the base substrate 14. As described with reference to the fourth embodiment, the lens holder 12 that holds the condenser lens 5 in a fixed manner is “movable in the optical axis direction of the condenser lens 5”. The position of the condensing lens 5 may be adjusted according to the change in the thermal conditions so that the laser light from the laser material 6 is always condensed at the central portion in the longitudinal direction of the wavelength conversion element 3.

図5(d)におけるカバー部16Cに代えて、図5(b)に示すカバー部16Dや、図5(c)に示すカバー部16Cに集光レンズ5を保持させたものを組み合わせることもできることは勿論である。   Instead of the cover portion 16C in FIG. 5 (d), a cover portion 16D shown in FIG. 5 (b), or a cover portion 16C shown in FIG. Of course.

図5(a)〜(d)に示した各例とも、ベース基板14とカバー部が断熱部材15により熱的に分離されているので、基本波レーザ部の熱がカバー部を伝わって波長変換素子3に及び難い。また、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、カバー部に温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部を通じて、あるいは直接的に波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。   In each of the examples shown in FIGS. 5A to 5D, since the base substrate 14 and the cover portion are thermally separated by the heat insulating member 15, the heat of the fundamental laser portion is transmitted through the cover portion and wavelength conversion is performed. It is difficult to reach the element 3. The base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling means 100, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is directly or directly through the cover unit by a Peltier element 110 provided as a temperature adjusting element in the cover unit. Is maintained at a desired temperature, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength-converted wavelength: 532 nm laser light can be stably output.

図6は実施例6を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図1〜図5におけると同じ符号を適宜付している。
実施例6における基本波レーザ部は実施例1〜3におけるものと同様である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the sixth embodiment. In order to avoid complication, the same reference numerals as in FIGS. 1 to 5 are appropriately attached to those that are not likely to be confused.
The fundamental wave laser unit in the sixth embodiment is the same as that in the first to third embodiments.

カバー部16Eは、図の如く、図の左半分側が厚肉、右半分側が薄肉に形成され、厚肉部と薄肉部との境界部に「集光素子を兼ねた光路屈曲素子」として設けられた凹面鏡10が、レーザ材料6からのレーザ光の光路上に位置して、同光路を90度屈曲させ、反射レーザ光を図の右方へ進行させるようになっている。屈曲された光路は、カバー部16Cの薄肉部に設けられた波長変換素子3をとおり、カバー部16Cの側面に開けられた射出窓4を貫いている。   As shown in the figure, the cover portion 16E is formed with a thick wall on the left half side and a thin wall on the right half side, and is provided as a “light path bending element that doubles as a condensing element” at the boundary between the thick wall portion and the thin wall portion. The concave mirror 10 is positioned on the optical path of the laser beam from the laser material 6, bends the optical path by 90 degrees, and advances the reflected laser beam to the right in the figure. The bent optical path passes through the wavelength conversion element 3 provided in the thin portion of the cover portion 16C and penetrates the emission window 4 opened on the side surface of the cover portion 16C.

レーザ材料6からの基本波レーザ光は凹面鏡10により反射された後、凹面鏡10の集光作用により集束しつつ波長変換素子3に入射し、波長変換素子3の長手方向の中央部に集光し、所望の波長(532nm)に波長変換され射出窓4を通過して外部へ射出する。   The fundamental laser beam from the laser material 6 is reflected by the concave mirror 10, then enters the wavelength conversion element 3 while being focused by the condensing function of the concave mirror 10, and is focused on the central portion in the longitudinal direction of the wavelength conversion element 3. The wavelength is converted to a desired wavelength (532 nm), passes through the exit window 4 and exits to the outside.

ベース基板14とカバー部16Eが断熱部材15により熱的に分離されているので、基本波レーザ部の熱がカバー部16Eを伝わって波長変換素子3に及び難い。また、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、カバー部16Eに温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部16Eを通じて波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。   Since the base substrate 14 and the cover part 16E are thermally separated by the heat insulating member 15, the heat of the fundamental wave laser part is hardly transmitted to the wavelength conversion element 3 through the cover part 16E. The base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling unit 100, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is set to a desired value through the cover unit 16E by the Peltier element 110 provided as a temperature adjusting element in the cover unit 16E. Since the temperature is maintained, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength-converted wavelength: 532 nm laser light can be stably output.

また、光路屈曲素子として凹面鏡10を配置したことにより、レーザ材料6からのレーザ光を略100%、波長変換素子3に取り込むことができ光利用効率が上がるとともに、波長変換素子3を横置きにでき、固体レーザ装置の(図6における上下方向の)高さを低くできるので固体レーザ装置を小型化できる。なお、波長変換素子3は、図5(b)に示す例のように、ペルチエ素子13Aを用いて直接的に温度調整を行うようにすることもできる。   Further, by arranging the concave mirror 10 as the optical path bending element, the laser light from the laser material 6 can be taken into the wavelength conversion element 3 by approximately 100%, and the light use efficiency is improved, and the wavelength conversion element 3 is placed horizontally. Since the height of the solid-state laser device (in the vertical direction in FIG. 6) can be reduced, the solid-state laser device can be downsized. In addition, the wavelength conversion element 3 can also be made to perform temperature adjustment directly using the Peltier element 13A like the example shown in FIG.5 (b).

図7は実施例7を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図6におけると同一の符号を付した。
実施例6と異なる点は、凹面鏡18が、温度調整素子であるペルチエ素子13Bを介してカバー部16Eによって固定されている点である。凹面鏡18は「熱によって曲率を変化させることのできる凹面鏡」である。従って、ペルチエ素子13Bにより凹面鏡18の温度を変化させることにより、凹面鏡18の集光作用を調整できる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the seventh embodiment. In order to avoid confusion, the same symbols as in FIG.
The difference from the sixth embodiment is that the concave mirror 18 is fixed by a cover portion 16E via a Peltier element 13B that is a temperature adjusting element. The concave mirror 18 is “a concave mirror whose curvature can be changed by heat”. Therefore, the condensing action of the concave mirror 18 can be adjusted by changing the temperature of the concave mirror 18 by the Peltier element 13B.

レーザ材料6からのレーザ光は凹面鏡18によって方向を曲げられ、且つ、波長変換素子3の長手方向の中央付近にビームウエストが来るように「温度調整素子13Bにより温度制御された集光作用」により集光されて波長変換素子3に入射し、波長変換されて射出窓4を通過し外部に射出する。   The laser light from the laser material 6 is bent by the concave mirror 18, and is “converged by temperature control by the temperature adjusting element 13 </ b> B” so that the beam waist comes near the center in the longitudinal direction of the wavelength conversion element 3. The light is condensed and incident on the wavelength conversion element 3, converted in wavelength, passes through the exit window 4, and exits to the outside.

ベース基板14とカバー部16Eが断熱部材15により熱的に分離されているので、基本波レーザ部の熱がカバー部16Eを伝わって波長変換素子3に及び難い。また、基本波レーザ部のベース基板14は冷却手段100により冷却制御されるとともに、カバー部16Eに温度調整素子として設けられたペルチエ素子110により、カバー部16Eを通じて波長変換素子3の温度が所望の温度に保たれるので、波長変換素子3の温度を安定化でき、波長変換された波長:532nmのレーザ光を安定して出力させることができる。
また、光路屈曲素子として凹面鏡18を配置したことにより、レーザ材料6からの基本波レーザ光を略100%、波長変換素子3に取り込むことができ光利用効率が上がるとともに、波長変換素子3を横置きにでき、固体レーザ装置の(図6における上下方向の)高さを低くできるので固体レーザ装置を小型化できる。なお、波長変換素子3は図5(b)に示す例のように、ペルチエ素子13Aを用いて直接的に温度調整を行うようにすることもできる。また、温度条件や熱条件の変化に応じて凹面鏡18の集光作用を調整し、レーザ材料6からのレーザ光が常に、波長変換素子3の長手方向に中央部に集光されるようにすることができる。
Since the base substrate 14 and the cover part 16E are thermally separated by the heat insulating member 15, the heat of the fundamental wave laser part is hardly transmitted to the wavelength conversion element 3 through the cover part 16E. The base substrate 14 of the fundamental wave laser unit is controlled to be cooled by the cooling unit 100, and the temperature of the wavelength conversion element 3 is set to a desired value through the cover unit 16E by the Peltier element 110 provided as a temperature adjusting element in the cover unit 16E. Since the temperature is maintained, the temperature of the wavelength conversion element 3 can be stabilized, and the wavelength-converted wavelength: 532 nm laser light can be stably output.
In addition, by arranging the concave mirror 18 as the optical path bending element, the fundamental wave laser light from the laser material 6 can be taken into the wavelength conversion element 3 by about 100%, and the light use efficiency is improved, and the wavelength conversion element 3 is arranged laterally. Since the height of the solid-state laser device (in the vertical direction in FIG. 6) can be reduced, the solid-state laser device can be reduced in size. In addition, the wavelength conversion element 3 can also be directly temperature-controlled using the Peltier element 13A like the example shown in FIG.5 (b). Further, the condensing action of the concave mirror 18 is adjusted in accordance with changes in temperature conditions and thermal conditions so that the laser light from the laser material 6 is always condensed at the central portion in the longitudinal direction of the wavelength conversion element 3. be able to.

上に説明した実施例1〜7および各変形例は、レーザ材料6の側面方向から半導体レーザ光を入射して励起し、光共振器によりレーザ出力(基本波レーザ光)を得、得られるレーザ出力を波長変換素子3により波長変換する半導体レーザ励起型の固体レーザ装置において、波長変換素子3が屈折率による位相整合を行うものであり、基本波レーザ部と波長変換素子とを熱的に分離し、これらを別個に温度制御するように構成した固体レーザ装置(請求項1)であり、波長変換素子3が、基本波レーザ部を覆うカバー部16等に固定され(請求項2)、実施例2、図5(b)の例では、波長変換素子3とカバー部の間に温度調整素子13、13Aが介在され(請求項3)、実施例3、図5(c)の例、実施例6、7では、基本波レーザ部から波長変換素子3へ向かうレーザ光を集光する集光素子5、10、18を有する(請求項4)。   In each of the first to seventh embodiments and the modifications described above, the semiconductor laser light is incident and excited from the side surface direction of the laser material 6, and the laser output (fundamental laser light) is obtained by the optical resonator. In the semiconductor laser excitation type solid-state laser device that converts the output wavelength by the wavelength conversion element 3, the wavelength conversion element 3 performs phase matching by the refractive index, and the fundamental wave laser unit and the wavelength conversion element are thermally separated. The solid-state laser device (Claim 1) is configured to separately control the temperature thereof, and the wavelength conversion element 3 is fixed to the cover part 16 or the like that covers the fundamental laser part (Claim 2). In the example of Example 2 and FIG. 5B, the temperature adjusting elements 13 and 13A are interposed between the wavelength conversion element 3 and the cover part (Claim 3), Example 3, Example of FIG. In Examples 6 and 7, the wave from the fundamental laser part The laser light directed to the conversion element 3 having a light collecting element 5,10,18 for focusing (claim 4).

また、実施例4、図5(d)の例では、集光素子5が基本波レーザ部側に設けられ(請求項5)、実施例3、図5(c)の例、実施例6、7では、集光素子5、10、18が、カバー部側に設けられている(請求項6)。さらに実施例5及びその変形例(図5(b)〜(d))、実施例6、7では、基本波レーザ部から波長変換部3へ向かうレーザ光の光路を屈曲させる光路屈曲素子7、10、18を有し、実施例6、7では、光路屈曲素子10、18が集光機能を有し、基本波レーザ部から波長変換素子に向かうレーザ光を集光する集光素子を兼ね(請求項8)、実施例7では、基本波レーザ部から波長変換素子へ向かうレーザ光を集光する集光素子18が集光機能を調整可能であり(請求項9)、実施例5およびその変形例、実施例6、7では、光路屈曲素子7、10,18がカバー側に設けられ(請求項10)、実施例7における光路屈曲素子18は、温度により調整可能な集光機能を有し、カバー部との間に温度調整素子13Bを介設されている(請求項11)。また、上に説明した各実施例、変形例とも、光共振器がレーザ材料6の対向する面に形成された反射膜で構成される(請求項12)。   Moreover, in the example of Example 4 and FIG.5 (d), the condensing element 5 is provided in the fundamental wave laser part side (Claim 5), Example 3, Example of FIG.5 (c), Example 6, 7, the condensing elements 5, 10, 18 are provided on the cover side (Claim 6). Furthermore, in Example 5 and its modified examples (FIGS. 5B to 5D) and Examples 6 and 7, the optical path bending element 7 that bends the optical path of the laser light from the fundamental wave laser unit to the wavelength conversion unit 3, In Examples 6 and 7, the optical path bending elements 10 and 18 have a condensing function, and also serve as a condensing element that condenses the laser light traveling from the fundamental wave laser unit to the wavelength conversion element ( (Claim 8) In Embodiment 7, the condensing element 18 that condenses the laser beam traveling from the fundamental wave laser unit to the wavelength conversion element can adjust the condensing function (Claim 9), and Example 5 and its In the modification examples 6 and 7, the optical path bending elements 7, 10, 18 are provided on the cover side (claim 10), and the optical path bending element 18 in the seventh embodiment has a light collecting function that can be adjusted by temperature. In addition, a temperature adjusting element 13B is interposed between the cover portion (claim) 11). In each of the embodiments and modifications described above, the optical resonator is formed of a reflective film formed on the opposing surface of the laser material 6 (claim 12).

図8は、この発明のレーザ装置システム(請求項13)の概念を説明するための図である。基本波レーザ部81は上に各実施例に即して説明したとおりであり、温度センサ84により温度検出され、その検出結果に基づき、温度コントローラ(マイクロコンピュータ等で構成される)88による制御で冷却手段86により冷却される。冷却手段86は上の各実施例において冷却手段100として説明したものに相当する。   FIG. 8 is a view for explaining the concept of the laser device system of the present invention (claim 13). The fundamental wave laser unit 81 is as described above in connection with each embodiment. The temperature is detected by the temperature sensor 84 and controlled by a temperature controller (comprising a microcomputer or the like) 88 based on the detection result. Cooled by the cooling means 86. The cooling means 86 corresponds to that described as the cooling means 100 in the above embodiments.

LDドライバ83は、基本波レーザ部81における励起光用の半導体レーザを駆動する手段である。また、波長変換素子82は、上の各実施例において波長変換素子3として説明したものに相当し、温度センサ85により温度検出され、その結果に基づき、温度コントローラ88の制御を受ける温度制御手段87(上の各例で、ペルチエ素子110、13、13A、13Bがこれに相当する。)により温度調整される。   The LD driver 83 is means for driving the semiconductor laser for excitation light in the fundamental wave laser unit 81. The wavelength conversion element 82 corresponds to that described as the wavelength conversion element 3 in each of the above embodiments, and the temperature is detected by the temperature sensor 85, and the temperature controller 87 is controlled by the temperature controller 88 based on the result. (In the above examples, the Peltier elements 110, 13, 13A, and 13B correspond to this).

若干付言すると、レーザ材料を励起する半導体レーザは2個用いる例を説明したが、例起用の半導体レーザは1個でもよいし、3個以上であってもよく、さらに半導体レーザアレイによるレーザ光で励起するようにしても良い。   To add a little, the example in which two semiconductor lasers are used to excite the laser material has been described. However, one or more semiconductor lasers may be used, and the laser light from the semiconductor laser array may be used. It may be excited.

実施例7で説明した曲率可変の凹面鏡18は「熱によって曲率を変える」ものであるが、これに限らず、例えば「バイモルフ形式の圧電素子に凹面鏡を設け、電気的に曲率変化させる」方式のものを用いても良い。上の各実施例において説明した種々の要素は、互いに組み合わせても良い。   The concave mirror 18 having a variable curvature described in the seventh embodiment is “changes the curvature by heat”, but is not limited to this, for example, a system in which a concave mirror is provided in a bimorph type piezoelectric element to electrically change the curvature. A thing may be used. The various elements described in the above embodiments may be combined with each other.

実施例1を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining Example 1; 実施例2を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a second embodiment. 実施例3を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining Example 3; 実施例4を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining Example 4; 実施例5とその変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Example 5 and its modification. 実施例6を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining Example 6; 実施例7を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining Example 7; レーザ装置システムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a laser apparatus system.

符号の説明Explanation of symbols

1A、1B 半導体レーザ
2A、2B 励起光集光用レンズ
3 波長変換素子
6 レーザ材料
100 冷却手段
110 ペルチエ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B Semiconductor laser 2A, 2B Excitation light condensing lens 3 Wavelength conversion element 6 Laser material 100 Cooling means 110 Peltier element

Claims (13)

レーザ材料の側面方向から半導体レーザ光を入射して励起し、光共振器によりレーザ出力を得、得られるレーザ出力を波長変換素子により波長変換する半導体レーザ励起型の固体レーザ装置において、
波長変換素子が屈折率による位相整合を行うものであり、
基本波レーザ部と波長変換素子とを熱的に分離し、これらを別個に温度制御するように構成したことを特徴とする固体レーザ装置。
In a semiconductor laser excitation type solid-state laser device that pumps a semiconductor laser beam incident from the side direction of the laser material, obtains a laser output by an optical resonator, and converts the wavelength of the obtained laser output by a wavelength conversion element,
The wavelength conversion element performs phase matching by refractive index,
A solid-state laser device characterized in that a fundamental wave laser unit and a wavelength conversion element are thermally separated and temperature controlled separately.
請求項1記載の固体レーザ装置において、
波長変換素子が、基本波レーザ部を覆うカバー部に固定されていることを特徴とする固定レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 1,
A fixed laser device, wherein the wavelength conversion element is fixed to a cover portion covering the fundamental wave laser portion.
請求項2記載の固体レーザ装置において、
波長変換素子とカバー部の間に温度調整素子を介在させたことを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 2,
A solid-state laser device comprising a temperature adjusting element interposed between a wavelength converting element and a cover portion.
請求項1〜3の任意の1に記載の固体レーザ装置において、
基本波レーザ部から波長変換素子へ向かうレーザ光を集光する集光素子を有することを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to any one of claims 1 to 3,
A solid-state laser device comprising a condensing element that condenses laser light traveling from a fundamental wave laser unit toward a wavelength conversion element.
請求項4記載の固体レーザ装置において、
集光素子が、基本波レーザ部側に設けられたことを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 4,
A solid-state laser device, wherein the condensing element is provided on the fundamental wave laser unit side.
請求項4記載の固体レーザ装置において、
集光素子が、カバー部側に設けられたことを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 4,
A solid-state laser device characterized in that a condensing element is provided on the cover side.
請求項1〜6の任意の1に記載の固体レーザ装置において、
基本波レーザ部から波長変換部へ向かうレーザ光の光路を屈曲させる光路屈曲素子を有することを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to any one of claims 1 to 6,
A solid-state laser device comprising: an optical path bending element that bends an optical path of laser light directed from a fundamental wave laser unit to a wavelength conversion unit.
請求項7記載の固体レーザ素子において、
光路屈曲素子が集光機能を有し、基本波レーザ部から波長変換素子に向かうレーザ光を集光する集光素子を兼ねていることを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 7, wherein
A solid-state laser device characterized in that the optical path bending element has a condensing function and also serves as a condensing element for condensing laser light from the fundamental wave laser unit toward the wavelength conversion element.
請求項4〜8の任意の1に記載の固体レーザ装置において、
基本波レーザ部から波長変換素子へ向かうレーザ光を集光する集光素子を有し、上記集光素子が集光機能を調整可能であることを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to any one of claims 4 to 8,
A solid-state laser device comprising a condensing element that condenses laser light traveling from a fundamental wave laser unit toward a wavelength conversion element, wherein the condensing element can adjust a condensing function.
請求項7または8または9記載の固体レーザ装置において、
光路屈曲素子がカバー側に設けられていることを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 7, 8 or 9,
A solid-state laser device characterized in that an optical path bending element is provided on the cover side.
請求項10記載の固体レーザ素子において、
光路屈曲素子が温度により調整可能な集光機能を有し、カバー部との間に温度調整素子を介設されていることを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to claim 10,
A solid-state laser device, wherein the optical path bending element has a condensing function that can be adjusted by temperature, and a temperature adjusting element is interposed between the optical path bending element and the cover.
請求項1〜11の任意の1に記載の固体レーザ装置において、
光共振器がレーザ材料の対向する面に形成された反射膜で構成されることを特徴とする固体レーザ装置。
The solid-state laser device according to any one of claims 1 to 11,
A solid-state laser device, characterized in that the optical resonator is composed of a reflective film formed on the opposite surface of the laser material.
請求項1〜12の任意の1に記載の固体レーザ装置を使用したレーザ装置システム。   A laser device system using the solid-state laser device according to any one of claims 1 to 12.
JP2005090680A 2005-03-28 2005-03-28 Solid-state laser device and laser device system Expired - Fee Related JP4608346B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005090680A JP4608346B2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Solid-state laser device and laser device system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005090680A JP4608346B2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Solid-state laser device and laser device system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006278383A true JP2006278383A (en) 2006-10-12
JP4608346B2 JP4608346B2 (en) 2011-01-12

Family

ID=37212876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005090680A Expired - Fee Related JP4608346B2 (en) 2005-03-28 2005-03-28 Solid-state laser device and laser device system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4608346B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009164443A (en) * 2008-01-09 2009-07-23 Seiko Epson Corp Light source device, lighting system, and image display device
WO2014163269A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-09 엘지전자 주식회사 Laser light source device

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06244481A (en) * 1993-02-16 1994-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Raman laser device
JPH07234428A (en) * 1994-02-22 1995-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Short wavelength light source module and wavelength convertor element
US5553088A (en) * 1993-07-02 1996-09-03 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Laser amplifying system
JPH1075015A (en) * 1996-09-02 1998-03-17 Toshiba Corp Semiconductor laser device, optical information recording/reproducing device using it, optical displacement gauge
JPH11177167A (en) * 1997-12-12 1999-07-02 Ricoh Co Ltd Small semiconductor laser excitation solid state laser device
JP2001174856A (en) * 1999-12-21 2001-06-29 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk Wavelength conversion method for clbo crystal
JP2002224873A (en) * 2001-01-30 2002-08-13 Toshiba Corp Laser beam machining method and device therefor
JP2003046173A (en) * 2001-07-30 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser, wavelength changing element, laser oscillator, wavelength changing device, and method for laser beam machining
JP2003262895A (en) * 2002-03-11 2003-09-19 Central Res Inst Of Electric Power Ind Method for sum frequency generation, method for generating variable wavelength laser beam and method for difference absorption laser radar measurement using the same, sum frequency generation apparatus, and variable wavelength laser apparatus and difference absorption laser radar using the same
JP3503588B2 (en) * 2000-10-30 2004-03-08 澁谷工業株式会社 Solid state laser oscillator
JP2004356479A (en) * 2003-05-30 2004-12-16 Japan Science & Technology Agency Laser equipment

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06244481A (en) * 1993-02-16 1994-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Raman laser device
US5553088A (en) * 1993-07-02 1996-09-03 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Laser amplifying system
JPH07234428A (en) * 1994-02-22 1995-09-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Short wavelength light source module and wavelength convertor element
JPH1075015A (en) * 1996-09-02 1998-03-17 Toshiba Corp Semiconductor laser device, optical information recording/reproducing device using it, optical displacement gauge
JPH11177167A (en) * 1997-12-12 1999-07-02 Ricoh Co Ltd Small semiconductor laser excitation solid state laser device
JP2001174856A (en) * 1999-12-21 2001-06-29 Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk Wavelength conversion method for clbo crystal
JP3503588B2 (en) * 2000-10-30 2004-03-08 澁谷工業株式会社 Solid state laser oscillator
JP2002224873A (en) * 2001-01-30 2002-08-13 Toshiba Corp Laser beam machining method and device therefor
JP2003046173A (en) * 2001-07-30 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser, wavelength changing element, laser oscillator, wavelength changing device, and method for laser beam machining
JP2003262895A (en) * 2002-03-11 2003-09-19 Central Res Inst Of Electric Power Ind Method for sum frequency generation, method for generating variable wavelength laser beam and method for difference absorption laser radar measurement using the same, sum frequency generation apparatus, and variable wavelength laser apparatus and difference absorption laser radar using the same
JP2004356479A (en) * 2003-05-30 2004-12-16 Japan Science & Technology Agency Laser equipment

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009164443A (en) * 2008-01-09 2009-07-23 Seiko Epson Corp Light source device, lighting system, and image display device
WO2014163269A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-09 엘지전자 주식회사 Laser light source device
US9444217B2 (en) 2013-04-01 2016-09-13 Lg Electroncis Inc. Laser light source device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4608346B2 (en) 2011-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5854802A (en) Single longitudinal mode frequency converted laser
US7839908B2 (en) Mode control waveguide laser device
US20170117681A1 (en) Solid-state laser
JP2007081233A (en) Laser oscillator
US20100135345A1 (en) Wavelength conversion laser device and nonlinear optical crystal used in the same
JP2008153526A (en) Laser light source device and image forming device using the same
JPH1093182A (en) Frequency conversion solid-state laser, frequency-doubling solid-state laser device, and frequency conversion coupling resonance cavity
JP4608346B2 (en) Solid-state laser device and laser device system
JP3398967B2 (en) Laser light generator
JP2005101504A (en) Laser apparatus
JP2001274491A (en) Laser resonator
JP2007266120A (en) Solid-state laser device
EP0957546A2 (en) solid-state laser device and solid-state laser amplifier provided therewith
JP6311619B2 (en) Laser module and laser device
JPH06152014A (en) Laser beam generating device
JPWO2004102752A1 (en) Solid state laser equipment
JPH05198870A (en) Semiconductor laser pumping solid laser equipment
JP2003174222A (en) Laser apparatus
JP2000305120A (en) Resonator and microscope having resonator
JP5831896B2 (en) Optical vortex laser beam oscillation device and oscillation method
JP2001272705A (en) Wavelength conversion device and laser device equipped with the wavelength conversion device
JP2000338530A (en) Wavelength conversion device for laser light and method for its conversion
JP2007242974A (en) Semiconductor-laser exciting solid laser device
JPH09331097A (en) Solid laser system
KR100396676B1 (en) Apparatus cooling laser solid

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100601

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100729

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101005

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101008

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4608346

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131015

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees